1 / 73

DASAR-DASAR AKUSTIK

DASAR-DASAR AKUSTIK. KULIAH : PENGENDALIAN BISING – TF 7023. I. B. Ardhana Putra PhD. Proses Mendengar. Pembentukan Suara. Amplitudo ( p ). Tekanan udara max ketika terjadi pemampatan. +. +. Tekanan udara dalam kondisi seimbang. -. -. Periode (T).

yori
Download Presentation

DASAR-DASAR AKUSTIK

An Image/Link below is provided (as is) to download presentation Download Policy: Content on the Website is provided to you AS IS for your information and personal use and may not be sold / licensed / shared on other websites without getting consent from its author. Content is provided to you AS IS for your information and personal use only. Download presentation by click this link. While downloading, if for some reason you are not able to download a presentation, the publisher may have deleted the file from their server. During download, if you can't get a presentation, the file might be deleted by the publisher.

E N D

Presentation Transcript

  1. DASAR-DASAR AKUSTIK KULIAH : PENGENDALIAN BISING – TF 7023 I. B. Ardhana Putra PhD

  2. Proses Mendengar

  3. Pembentukan Suara Amplitudo (p) Tekanan udara max ketika terjadi pemampatan + + Tekanan udara dalam kondisi seimbang - - Periode (T) Tekanan udara max ketika terjadi perenggangan pemampatan pemampatan perenggangan perenggangan

  4. Variable Gelombang Suara • Tekanan Suara : Penyimpangan tekanan atmosfir yang terjadi akibat adanya gelombang suara di udara. Diukur dalam satuan Pascal (Pa) • Frekuensi : Jumlah osilasi (satu siklus perapatan dan perenggangan) yang terjadi pada partikel-partikel udara dalam setiap detik. Diukur dalam satuan Herzt (Hz) • Kecepatan Rambat Gelombang : Perbandingan antara jarak tempuh gelombang dengan waktu yang diperlukannya untuk mencapai jarak tersebut dari sumber getar. Diukur dalam satuan meter/sekon (m/s)

  5. Tekanan Suara RMS : Rata-rata Akar Kuadrat (Root Mean Square) : Digunakan untuk mendapatkan nilai rata-rata positif dari sinyal yang berosilasi Dimana : p(t) = tekanan akustik p = Amplitudo max. dari fungsi tekanan akustik Disederhanakan :

  6. Intensitas Suara • Merupakan kerapatan energi suara per satuan luas. • Sumber dengan propagasi gelombang bidang (satu dimensi) : • Sumber titik dengan propagasi gelombang bola : • Bila : , maka : I = Intensitas suara  = massa jenis udara p = tekanan akustik c = kecepatan rambat gelombang suara r = jarak

  7. Daya Suara • Merupakan energi suara per satuan waktu yang dihasilkan oleh sumber suara. • Sumber titik dengan propagasi gelombang bola : W = Daya suara S = Luas permukaan propagasi

  8. Hubungan Daya dan Intensitas SuaraInverse Square Law r = jarak A = luas permukaan

  9. Skala dB • Skala logaritmis yang menunjukkan respons telinga manusia terhadap suara  tekanan suara selalu dibandingkan dengan tekanan referensi berupa Ambang Dengar (AD) • pref = 2 x 10-5 N/m2 • Iref = 10-12 watt/m2 • Wref = 10-12 watt • Skala logaritmis dianggap relevan karena : • Rentang skalar besaran fisis yang dihitung p, I, W sangat lebar  rentang terbesar adalah rentang antara AD dan AS (Ambang Sakit)  pAS = 2 x 102 IAS = 102 watt/m2 WAS = 102 watt • Respons telinga manusia juga logaritmis  untuk dB yang sama menghasilkan respons yang berbeda tergantung dari daerah tingkat tekanan suara yang terjadi  dB = 5 antara 60 dB dan 65 dB didengar tidak berbeda  dB = 5 antara 90 dB dan 95 dB didengar sangat berbeda

  10. Besaran Akustik • Tingkat Intensitas Akustik • Untuk kondisi standar : LI = LP • Tingkat Daya Akustik • Tingkat Tekanan Suara

  11. Faktor Arah Permukaan bola (sumber titik pada posisi bebas) Permukaan 1/2 bola (sumber titik diatas permukaan keras) Permukaan 1/4 bola (sumber titik pada garis pertemuan dua permukaan keras) Permukaan 1/8 bola (sumber titik di sudut pertemuan tiga permukaan keras) dimana Q = faktor arah

  12. Hubungan Tingkat tekanan Suara, Tingkat Intensitas, dan Tingkat Daya Suara Untuk sumber dengan propagasi bola : dan Pada pengukuran, besaran yang didapatkan adalah Lp LW dihitung

  13. Rangkaian Pembobot Kurva pembebanan linier Skala dB A : untuk bising lingkungan luar dan dalam bangunan Skala dB B : untuk tingkat bising yang lebih tinggi Skala dB C : untuk bising industri yang tinggi dari mesin Skala dB D : untuk tingkat bising pesawat udara.

  14. Pembobotan dBA

  15. Penjumlahan deciBel Metode Intensitas :

  16. Beda nilai dB antara dua LP yang akan dijumlahkan Nilai yang ditambahkan pada LP yang lebih besar Penjumlahan deciBel Metode Nomogram Contoh : 75 dB 80 dB Selisih : 5 dB ditambahkan : 1.2 dB pada nilai yang lebih besar Total : 81.2 dB

  17. r1 r2 r3 PENJUMLAHAN deciBel S1 Lp1 = 60 dB Lp2 = 60 dB Lp3 = 60 dB S2 S3 Lptotal = 10 log ( 1060/10 + 1060/10 + 1060/10 ) = 65 dB

  18. PROPAGASI SUARA DALAM RUANG TERTUTUP Engineering Principles of Acoustics Douglas D. Reynolds, Chap 10 pp 384 – 407

  19. Suara dalam Ruangan

  20. Contoh Simulasi Pantulan suara dalam Auditorium Selubung Ruangan Sumber Suara

  21. Y X Radiasi Suara dari titik Sumber dan Penerima Suara pantul titik S sumber Suara langsung Z titik P penerima Energi suara langsung dan pantul yang tiba pada titik P dianalogikan sebagai ‘volume’ energi berbentuk bola dengan tebal tertentu atau ½ bola jika titik P terletak pada suatu permukaan (dinding) P Suara pantul Suara langsung

  22. Kerapatan Energi Suara Langsung P Aliran Energi dinyatakan : X mengingat S maka : kerapatan energi suara langsung = Do arah propagasi gelombang suara sedangkan merupakan fungsi dari faktor arah dan jarak dari sumber (S) ke penerima (P)

  23. Kerapatan Energi Suara Pantul Beberapa Asumsi : • Suara pantul yang diterima oleh titik pengamatan dianggap • datang dari berbagai arah radial sehingga permukaan gelombang • datang diasumsikan berbentuk bola • Total kerapatan energi suara pantul tersebut merupakan • penjumlahan energi suara pantul dari permukaan-permukaan • (dinding, lantai, ceiling) ruangan setelah mengalami penyerapan • setiap saat mengenai permukaan tersebut. • Setiap titik pada permukaan-permukaan selubung ruangan • (dinding, lantai, ceiling) dianggap menerima suara datang • dari berbagai arah berbentuk permukaan setengah bola

  24. P Kerapatan Energi Suara Datang pada Dinding suara datang ke dinding suara pantul dari dinding suara datang ke titik P berasal dari suara pantul dinding-dinding Dibutuhkan 3 analisa keseimbangan energi : Dinding Ruangan (1) Analisa energi suara datang ke dinding (2) Analisa energi suara pantul oleh dinding (3) Analisa energi suara datang ke titik P

  25. z DR DR elemen luas S permukaan pantul (dinding, lantai, ceiling) r  dS dr komponen suara datang ke dinding yang berasal dari energi suara pantul elemen dinding lainnya  y r sin  x Energi suara datang ke permukaan S dalam volume V (bagian sumber) adalah : dan dimana maka : dan

  26. dV   S cos   S dV  S radiasi suara dari sumber yang sampai ke permukaan S berasal dari radiasi bola dengan luas 4 r2 dI pada permukaan S : daya suara dWiyang menghasilkan intensitas dI pada permukaan S adalah : atau daya total Wi merupakan integrasi dWiyang diradiasikan dari permukaan ½ bola  

  27. Energi suara datang yang diserap oleh dinding : untuk seluruh permukaan (dinding) ruangan atau dimana adalah koefisien absorpsi masing-masing bahan dinding ruangan maka total energi suara yang dipantulkan kembali kedalam ruangan adalah : maka kerapatan energi suara pantul yang tiba pada titik pengamatan P maka Jika

  28. Kerapatan Energi Suara Total Kerapatan Energi Suara Total pada titik P menjadi : sedangkan atau maka :  Kemungkinan-kemungkinan dalam kondisi riil : : maka (a). Jika dinding ruangan cukup reflektif  maka (b). Jika dinding ruangan sangat menyerap 

  29. It/I LP rel 1 0 Sumber ‘off’ Sumber ‘off’ Sumber ‘on’ Sumber ‘on’ 10-6 - 60 Waktu [dt] RT Waktu [dt] RT Waktu Dengung • Waktu Dengung : Waktu yang dibutuhkan oleh ruangan tersebut untuk meluruhkan energi suara sebesar 60 dB, dihitung tepat setelah sumber suara dimatikan.

  30. Waktu Dengung Ruangan (1) Sumber ‘off’ Ruang B  60 dB Ruang A RT60 = 2 sec RT60 = 3 sec.

  31. Waktu Dengung Ruangan (2) sumber suara “off” SPL [dB] 0 ruang sangat menyerap ruang menyerap ruang memantul sumber suara “on” - 60 RT1 t [detik] RT2 RT3

  32. D (1 -  ) 2 D (1 -  ) D (1 -  ) 3 Rumus Waktu Dengung    Kerapatan Energi Setelah Pantulan pertama  ketiga D = Kerapatan Energi Suara Langsung Dari Sumber Setelah pemantulan n kali dimana t’ adalah waktu bebas rata-rata antara dua pantulan yang berturutan : d adalah jarak bebas rata-rata

  33. Waktu total yang dibutuhkan untuk melalui n pantulan adalah : t = n t’ sehingga  kerapatan energi setelah n kali pantulan : atau sehingga untuk c0 = 343 m/dt  RT disebut sebagai rumus WAKTU DENGUNG EYRING

  34. Untuk ruangan yang mempunyai koefisien absorpsi suara rata-rata  0.1  sehingga detik Rumus Waktu Dengung SABINE dimana : Rumus Waktu Dengung menunjukkan : • Untuk V  RT  • Untuk  RT •  dapat digunakan untuk mengontrol RT suatu ruangan Jenis ruangan dengan T   disebut Ruang Dengung atau Reverberation Chamber sedangkan ruangan dengan    disebut Anechoic Chamber. Jenis ruangan pada umumnya disebut Semi-Reverberant Room

  35. Contoh Waktu Dengung Ruang untuk Musik dan Wicara Rentang RT musik Ruang serba guna ? Rentang RT wicara music speech Variasi RT pada daerah frekuensi rendah Untuk musik dan wicara

  36. Vad V0 Mengontrol Waktu dengung Mengubah-ubah volume ruang  V> untuk memperoleh RT> • Mengatur Total Absorpsi Suara [rayls] dalam ruangan dengan mempertimbangkan : • pantulan yang dibutuhkan dan yang tidak • dibutuhkan • pantulan difus dan spekular • efek spektral, spatial (binaural) dan temporal • arsitektural dan aestetika

  37. Anechoic Chamber Bagian pintu RT<< Jenis : Full dan Half-Full Baji-baji bahan penyerap suara : glass wool Sumber Bising yang sedang diukur Bagian Lantai dari bahan penyerap suara

  38. Reverberation Chamber RT>> Diffusor tambahan Dinding dan lantai Pemantul Suara Obyek Pengukuran

  39. Ruang Semi-ReverberantContoh : Ruang Monitoring Studio Rekaman Refleksi suara : difuse  dibutuhkan diffusor Ruangan pada umumnya mempunyai Waktu Dengung (RT) = 0.7 – 0.8 detik Absorber Diffusor

  40. Contoh Rancangan Akustik Ruang Class Room Sport Arena Home Theater

  41. Rancangan Akustik Sport Halls Indoor Swimming Pool

  42. Rancangan Concert Halls Music Auditorium Stage Design

  43. Contoh Rancangan Akustik Ruang Ibadah Praying Hall Diffusing Dome

  44. Contoh Rancangan Akustik Ruang Ibadah Choir area Back walls

  45. Transmisi dan Absorpsi Suara

  46. Fenomena Transmisi dan Absorpsi Suara Berkas suara diserap Berkas suara datang Bahan Pemantul Suara Berkas suara datang Berkas suara ditransmisikan Berkas suara pantul Bahan Penyerap Suara Berkas suara ditransmisikan Berkas suara diserap Berkas suara pantul

  47. Gejala Transmisi Suara

  48. Transmisi melalui bidang batas 2 medium 2 syarat hukum kontinuitas harus dipenuhi medium-2 medium-1 • total tekanan suara medium-1 sama dengan medium-2 pada bidang batas kedua medium (x=0)  tidak terjadi deformasi bidang batas medium • secara fisis tidak terjadi pemisahan antara kedua media pada x=0  perpindahan energi bersifat kontinuum pi pt pr z2 = 2c2 z1 = 1c1 tekanan suara x = 0 kecepatan partikel

  49. jika dan (1) (2) jika (3) maka jika (4) maka

  50. jika maka  = 1 semua energi suara dipantulkan (1) & (3) } • jika maka (2) & (4)  = 0 semua energi suara ditransmisikan • jika maka  = 1 semua energi suara dipantulkan

More Related